Environmental exposure to toxicants mixtures from a multi-purpose estuary: perspectives for a biomonitoring study in Portugal

This work was focused on a multi-purpose estuarine environment (river Sado estuary, SW Portugal) around which a number of activities (e.g., fishing, farming, heavy industry, tourism and recreational activities) coexist with urban centres with a total of about 200 000 inhabitants. Based on previous knowledge of the hazardous chemicals within the ecosystem and their potential toxicity to benthic species, this project intended to evaluate the impact of estuarine contaminants on the human and ecosystem health. An integrative methodology based on epidemiological, analytical and biological data and comprising several lines of evidence, namely, human contamination pathways, human health effects, consumption of local produce, estuarine sediments, wells and soils contamination, effects on commercial benthic organisms, and genotoxic potential of sediments, was used. The epidemiological survey confirmed the occurrence of direct and indirect (through food chain) exposure of the local population to estuarine contaminants. Furthermore, the complex mixture of contaminants (e.g., metals, pesticides, polycyclic aromatic hydrocarbons) trapped in the estuary sediments was toxic to human liver cells exposed in vitro, causing cell death, oxidative stress and genotoxic effects that might constitute a risk factor for the development of chronic-degenerative diseases, on the long term. Finally, the integration of data from several endpoints indicated that the estuary is moderately impacted by toxicants that affect also the aquatic biota. Nevertheless, the human health risk can only be correctly assessed through a biomonitoring study including the quantification of contaminants (or metabolites) in biological fluids as well as biomarkers of early biological effects (e.g., biochemical, genetic and omics-based endpoints) and genetic susceptibility in the target population. Data should be supported by a detailed survey to assess the impact of the contaminated seafood and local farm products consumption on human health and, particularly, on metabolic diseases or cancer development.

Doenças lisossomais de sobrecarga em Portugal: 10 anos de experiência em estudos moleculares no INSA (2006-2016)

As Doenças Lisososomais de Sobrecarga (DLS) são um grupo de mais de 50 doenças hereditárias do metabolismo, sendo a maioria causada por defeitos em enzimas lisossomais específicas. A característica distintiva das DLS é a acumulação lisossomal do(s) substrato(s) não degradado(s), bem como a acumulação de outro material secundariamente à disfunção lisossomal. A apresentação clínica destas patologias é bastante heterogénea, variando desde formas pré-natais, até apresentações infantis ou na idade adulta, sendo frequente a presença de atraso psicomotor e neurodegeneração progressiva. Neste artigo são apresentados os resultados de vários estudos de caracterização molecular efetuados ao longo da última década (2006-2016) em doentes portugueses com as seguintes DLS: Mucopolissacaridose II, Mucopolissacaridose IIIA, Mucopolissacaridose IIIB, Mucopolissacaridose IIIC, Sialidose, Galactosialidose, Gangliosidose GM1, Mucolipidose II alfa/beta, Mucolipidose III alfa/beta, Mucolipidose III gama e Doença de Unverricht-Lundborg. De um modo geral, estes trabalhos permitiram conhecer as variações genéticas associadas a estas DLS, analisar a sua distribuição na população portuguesa e compreender o seu papel na forma de apresentação clínica destas patologias.

Occupational exposure to environmental tobacco smoke in hospitality venues: are genetic- or proteomics-based biomarkers predictive of respiratory diseases?

Environmental tobacco smoke (ETS) is recognized as an occupational hazard in the hospitality industry. Although Portuguese legislation banned smoking in most indoor public spaces, it is still allowed in some restaurants/bars, representing a potential risk to the workers’ health, particularly for chronic respiratory diseases. The aims of this work were to characterize biomarkers of early genetic effects and to disclose proteomic signatures associated to occupational exposure to ETS and with potential to predict respiratory diseases development. A detailed lifestyle survey and clinical evaluation (including spirometry) were performed in 81 workers from Lisbon restaurants. ETS exposure was assessed through the level of PM 2.5 in indoor air and the urinary level of cotinine. The plasma samples were immunodepleted and analysed by 2D-SDSPAGE followed by in-gel digestion and LC-MS/MS. DNA lesions and chromosome damage were analysed innlymphocytes and in exfoliated buccal cells from 19 cigarette smokers, 29 involuntary smokers, and 33 non-smokers not exposed to tobacco smoke. Also, the DNA repair capacity was evaluated using an ex vivo challenge comet assay with an alkylating agent (EMS). All workers were considered healthy and recorded normal lung function. Interestingly, following 2D-DIGE-MS (MALDI-TOF/TOF), 61 plasma proteins were found differentially expressed in ETS-exposed subjects, including 38 involved in metabolism, acute-phase respiratory inflammation, and immune or vascular functions. On the other hand, the involuntary smokers showed neither an increased level of DNA/chromosome damage on lymphocytes nor an increased number of micronuclei in buccal cells, when compared to non-exposed non-smokers. Noteworthy, lymphocytes challenge with EMS resulted in a significantly lower level of DNA breaks in ETS-exposed as compared to non-exposed workers (P<0.0001) suggestive of an adaptive response elicited by the previous exposure to low levels of ETS. Overall, changes in proteome may be promising early biomarkers of exposure to ETS. Likewise, alterations of the DNA repair competence observed upon ETS exposure deserves to be further understood. Work supported by Fundação Calouste Gulbenkian, ACSS and FCT/Polyannual Funding Program.

Doenças mitocondriais: síndrome da depleção do mtDNA

As citopatias mitocondriais constituem um importante grupo de doenças metabólicas de expressão clínica heterogénea, para as quais não existe uma terapia eficaz. A maioria destas doenças é causada por uma disfunção ao nível da fosforilação oxidativa (OXPHOS), originando consequentemente uma deficiente produção de energia. O correto funcionamento da OXPHOS resulta de uma interação coordenada entre o genoma nuclear e mitocondrial. Assim, as doenças mitocondriais podem ser causadas por defeitos moleculares no genoma mitocondrial, no nuclear, ou em ambos, originando as doenças da comunicação intergenómica, que resultam na perda ou na instabilidade do DNA mitocondrial (mtDNA), e podem causar quer deleções múltiplas, quer depleção do genoma mitocondrial. A síndrome da depleção do mtDNA constitui um grupo de doenças raras, autossómicas recessivas, que se manifestam maioritariamente após o nascimento, causando a morte de muitos doentes durante a infância ou início da adolescência devido a uma redução acentuada do número de cópias do mtDNA. Trata-se de uma síndrome fenotipicamente heterogénea, apresentando-se sob três apresentações clínicas: hepatocerebral, miopática e encefalomiopática. A caracterização molecular destes doentes é importante não só para permitir a realização de aconselhamento genético e diagnóstico pré-natal adequados, mas também para melhorar a compreensão da fisiopatologia da doença e as opções terapêuticas.

Dor abdominal aguda como apresentação de porfirias

As porfirias são um grupo de oito doenças metabólicas raras, em resultado de uma deficiência enzimática em cada uma das oito enzimas envolvidas na biossíntese do grupo heme. São doenças maioritariamente hereditárias, mas podem também ser adquiridas aquando da exposição a certos fatores ambientais e/ou patológicos. Estes fatores externos, denominados de porfirinogénicos também têm um papel preponderante no diagnóstico das porfirias, uma vez que mimetizam os sintomas clínicos de um ataque agudo de porfiria, contribuindo para subestimar esta doença, levando a um atraso no diagnóstico e diminuído o sucesso do prognóstico. Os ataques agudos de porfiria, nomeadamente na porfiria aguda intermitente, porfiria variegata, coproporfiria hereditária, e deficiência da desidratase do ácido delta-aminolevulínico, apesar de serem doenças multissistémicas, têm em comum como apresentação clínica, a dor abdominal aguda. A pesquisa de porfobilinogénio (PBG) na urina, através da realização do teste de Hoesch, é uma forma rápida e fácil de excluir a suspeita clínica de porfiria. Pretendemos com este trabalho, alertar para a necessidade de um diagnóstico laboratorial atempado, que pela sua simplicidade poderá descartar ou confirmar se a dor abdominal aguda, tão frequente nas urgências hospitalares, será ou não uma manifestação clínica de um ataque agudo de porfiria. Este estudo contribuirá não só para aumentar o nosso conhecimento acerca destas doenças, como também permitirá uma melhor compreensão dos mecanismos de patogenicidade das porfirias, o qual ainda permanece pouco conhecido.